JPH10227777A

JPH10227777A - 呼気分析装置

Info

Publication number: JPH10227777A
Application number: JP9043022A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Sato; 勝彦佐藤
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1997-02-12
Filing date: 1997-02-12
Publication date: 1998-08-25

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の直接分析としても使用できるととも
に、濃縮分析における諸問題を解決する。【解決手段】呼気分析装置１２は、呼気Ａをサンプル
計量管１６を通してポンプ２２で吸引する第一の呼気吸
引流路３０と、呼気Ａを捕集管１８を通してポンプ２２
で吸引する第二の呼気吸引流路と、サンプル計量管１６
内の呼気試料をキャリアガスＣによってカラム２４に通
過させる第一のキャリアガス流路と、濃縮導入部２０で
脱離した呼気試料をキャリアガスＣによってカラム２４
に通過させる第二のキャリアガス流路と、カラム２４の
残留物をキャリアガスＣによって除去する第三のキャリ
アガス流路３８と、捕集管１８の残留物をキャリアガス
Ｃによって除去する第四のキャリアガス流路と、各流路
の中から任意の少なくとも一つを選択可能とした流路切
り換え部４２とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、医療分野、健康産
業、飲酒運転取締り、麻薬捜査等において、ガスクロマ
トグラフィーを用いて呼気中に含まれる成分を分析する
呼気分析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば特開平６−５８９１９号公
報に記載されているように、被検者の呼気を採取して分
析を行う呼気分析装置が開発されている。呼気分析装置
は、例えば、医療分野における臨床検査用の呼気分析や
患者の病態の監視、産業分野における作業環境の測定や
室内環境の測定、警察分野における飲酒運転取締まりや
麻薬取締まり、消防分野における火災原因調査、健康産
業分野における健康管理等、広範な分野にて使用される
ものである。

【０００３】この呼気分析装置は、ガスクロマトグラフ
ィーを用いたものであり、装置本体に付設され外周部が
ヒータで被覆された長さ1.5m程度の呼気採取管と、呼気
採取管の端部に四方電磁バルブを介してそれぞれ接続さ
れた二本のキャリアガス流路と、この四方電磁バルブに
接続された空気ボンベと、各キャリアガス流路の一部に
設けられたサンプル計量部とを備えている。

【０００４】この各サンプル計量部の下流側には、三方
電磁バルブ及び排気管を介して接続された呼気導入用ポ
ンプ（吸引ポンプ）が装備されている。また、前述した
各三方電磁バルブに各々並列に且つ相互に独立して接続
された、二つの分離カラム等を備えている。

【０００５】そして、被検者から呼気を採取して分析を
行う場合には、被検者が呼気採取管の内部へ呼気を吐出
すると、呼気採取管へ吐出された呼気が呼気導入用ポン
プにより装置外部へ排出される一方、呼気の一部が呼気
試料として各サンプル計量部に充満する。次いで、各サ
ンプル計量部に空気ボンベからキャリアガスを送り込む
と、各計量部に充満している呼気試料が各分離カラムへ
送り込まれた後、各呼気試料は、各成分ガスの保持時間
の違いにより分離される。この後、所定の演算処理によ
り呼気分析が行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】例えば、糖尿病や動脈
硬化などでは脂質過酸化によりペンタンの呼気中濃度が
増加するが、その濃度値は高々pg/mL オーダである。と
ころが、従来の呼気分析装置では、例えば、分析できる
成分の限界がng/mL オーダであるので、ペンタン等のpg
/mL オーダの低濃度成分は分析することができないとい
う問題があった。

【０００７】この問題を解決するために、本発明者は、
呼気試料を濃縮して分析する（以下、「濃縮分析」とい
う。）という新しい呼気分析装置を考え出した。この呼
気分析装置は、呼気採取容器内の呼気を呼気試料として
捕集管に濃縮した後、捕集管に対して加熱・脱離を行
い、呼気試料を分析するものである。しかしながら、こ
の新らしい呼気分析装置にも、次のような問題があっ
た。

【０００８】．従来の直接注入型（以下、「直接分
析」という。）としては、構造上使用できない。そのた
め、二種類の呼気分析装置が必要となるので、全体とし
て大型化及び高価格化を招く。しかも、直接分析と濃縮
分析とは、それぞれ異なった操作が必要であるので、こ
れら両方を行おうとすると時間及び手間がかかる。

【０００９】．濃縮分析では、濃縮工程と分析工程と
が別装置で行われるため、捕集管の脱着に手間がかか
る。

【００１０】．濃縮分析では、一検体につき一本の捕
集管が必要である。したがって、大量の捕集管を必要と
する。しかも、捕集管は一本ごとに吸着剤の充填状態が
微妙に異なるため、充填状態に起因するノイズが分析精
度を低下させる。また、一度使用した捕集管を再び使用
するには、吸着剤の残留物を除去するために、捕集管に
対して加熱しながらキャリアガスを流す工程（以下、
「コンディショニング」という。）が必要となる。大量
の捕集管にコンディショニングを行うには、捕集管の脱
着も含めてたいへんな手間がかかる。

【００１１】．濃縮分析では、吸着剤のみから発生す
るゴーストピークと呼ばれるノイズが各捕集管ごとに異
なって出現する。そこで、分析精度を向上させるため
に、各捕集管ごとに加熱・脱離を行う（以下、「ブラン
ク・テスト」という。）ことが望まれている。ところ
が、ブランク・テストは、大量の捕集管の脱着も含めて
たいへんな手間がかかるので、実際にはなかなか行われ
ないのが現状である。

【００１２】

【発明の目的】そこで、本発明の目的は、従来の直接分
析としても使用できるとともに、濃縮分析における諸問
題を解決できる、呼気分析装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る呼気分析装
置は、呼気を内部に吹き込ませた呼気採取容器と、呼気
を呼気試料として内部に貯留可能としたサンプル計量管
と、呼気を呼気試料として内部に吸着可能とした捕集管
と、この捕集管内に呼気試料を吸着させるとともに当該
呼気試料を脱離させる濃縮導入部と、前記呼気採取容器
内の呼気を吸引するポンプと、呼気試料を通過させて当
該呼気試料に含まれる成分を分離するカラムと、このカ
ラムによって分離された成分を検出する検出器と、前記
呼気採取容器内の呼気を前記サンプル計量管を通して前
記ポンプで吸引する第一の呼気吸引流路と、前記呼気採
取容器内の呼気を前記捕集管を通して前記ポンプで吸引
する第二の呼気吸引流路と、前記サンプル計量管内に貯
留された呼気試料をキャリアガスによって前記カラムに
通過させる第一のキャリアガス流路と、前記濃縮導入部
で脱離した呼気試料をキャリアガスによって前記カラム
に通過させる第二のキャリアガス流路と、前記カラムの
残留物をキャリアガスによって除去する第三のキャリア
ガス流路と、前記捕集管の残留物をキャリアガスによっ
て除去する第四のキャリアガス流路と、前記第一及び第
二の呼気吸引流路並びに第一乃至第四のキャリアガス流
路の中から任意の少なくとも一つを選択可能とした流路
切り換え部とを備えものである。

【００１４】直接分析を行う場合。流路切り換え部によ
り第一の呼気吸引流路を選択すると、呼気採取容器内の
呼気がサンプル計量管を通してポンプで吸引されること
により、サンプル計量管に呼気試料が貯留される。続い
て、第一のキャリアガス流路を選択すると、サンプル計
量管に貯留された呼気試料がキャリアガスとともにカラ
ムを通過する。

【００１５】濃縮分析を行う場合。流路切り換え部によ
り第一の呼気吸引流路を選択すると、呼気採取容器内の
呼気が捕集管を通してポンプで吸引されることにより、
濃縮導入部の作用によって捕集管に呼気試料が吸着す
る。続いて、第二のキャリアガス流路を選択すると、捕
集管内に吸着された呼気試料が、濃縮導入部の作用によ
って脱離し、キャリアガスとともにカラムを通過する。
この呼気試料のキャリアガスに対する濃度は、濃縮され
ていない呼気成分をキャリアガスとともに流す場合に比
べて、はるかに高くなっている。つまり、検出器では、
ピークの高い検出値が得られる。したがって、呼気中に
わずかしか含まれていない低濃度成分でも、十分に分析
可能となる。

【００１６】捕集管のコンデショニングを行う場合。流
路切り換え部により第四のキャリアガス流路を選択する
と、捕集管の残留物がキャリアガスによって除去され
る。このとき、流路切り換え部により第三のキャリアガ
ス流路を選択すると、カラムの残留物がキャリアガスに
よって除去されることにより分析を続行できる。

【００１７】捕集管のブランク・テストを行う場合。第
二のキャリアガス流路を選択すると、捕集管内の吸着剤
に起因する成分が、濃縮導入部で脱離し、キャリアガス
とともにカラムを通過する。

【００１８】このように、前記第一及び第二の呼気吸引
流路並びに第一乃至第四のキャリアガス流路の中から任
意の少なくとも一つを選択することにより、直接分析及
び濃縮分析のすべての工程を実行することが可能とな
る。また、カラム、検出器及びこれらの周囲の配管等
は、濃縮分析及び直接分析のどちらでも使用する共通部
分となっている。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１乃至図４は本発明に係る呼気
分析装置の第一実施形態を示す構成図であり、図１は第
一の呼気吸引流路及び第三のキャリアガス流路に切り換
えた状態を示し、図２は第二の呼気吸引流路及び第一の
キャリアガス流路に切り換えた状態を示し、図３は第二
のキャリアガス流路に切り換えた状態を示し、図４は第
三及び第四のキャリアガス流路に切り換えた状態を示し
ている。図１乃至図４において、太い実線は配管を示
し、破線は電気信号の流れを示す。以下、これらの図面
に基づき説明する。

【００２０】本実施形態の呼気分析装置１２は、呼気Ａ
を内部に吹き込ませた呼気採取容器としての呼気採取バ
ッグ１４と、呼気Ａを呼気試料ａ１（図示せず）として
内部に貯留可能としたサンプル計量管１６と、呼気Ａを
呼気試料ａ２（図示せず）として内部に吸着可能とした
捕集管１８と、捕集管１８内に呼気試料ａ２を吸着させ
るとともに呼気試料ａ２を脱離させる濃縮導入部２０
と、呼気採取バッグ１４内の呼気Ａを吸引するポンプ２
２と、呼気試料ａ１，ａ２を通過させて呼気試料ａ１，
ａ２に含まれる成分を分離するカラム２４と、カラム２
４によって分離された成分を検出する検出器２６と、呼
気採取バッグ１４内の呼気Ａをサンプル計量管１６を通
してポンプ２２で吸引する第一の呼気吸引流路３０（図
１、図３、図４）と、呼気採取バッグ１４内の呼気Ａを
捕集管１８を通してポンプ２２で吸引する第二の呼気吸
引流路３２（図２）と、サンプル計量管１６内に貯留さ
れた呼気試料ａ１をキャリアガスＣ１によってカラム２
４に通過させる第一のキャリアガス流路３４（図２）
と、濃縮導入部２０で脱離した呼気試料ａ２をキャリア
ガスＣ２によってカラム２４に通過させる第二のキャリ
アガス流路３６（図３）と、カラム２４の残留物をキャ
リアガスＣ３によって除去する第三のキャリアガス流路
３８（図１、図４）と、捕集管１８の残留物をキャリア
ガスＣ４によって除去する第四のキャリアガス流路４０
（図４）と、第一及び第二の呼気吸引流路３０，３２並
びに第一乃至第四のキャリアガス流路３４，３６，３
８，４０の中から任意の少なくとも一つを選択可能とし
た流路切り換え部４２とを備えたものである。

【００２１】呼気採取バッグ１４は、被験者が吐出した
呼気Ａを溜めるための樹脂製の容器であり、商品名「テ
ドラ・バッグ」、「サラン・バッグ」として市販されて
いる。サンプル計量管１６は、カラム２４へ導入する一
定量（例えば１mL）の呼気試料ａを貯留するものであ
る。カラム２４は、キャピラリ・カラムやガラス・カラ
ムであり、分析対象に応じて交換可能となっている。検
出器２６は、ＦＩＤ（水素炎イオン化検出器）やＴＣＤ
（熱伝導度検出器）等である。検出器２６から得られた
データは、データ処理器２６１で処理される。

【００２２】流路切り換え部４２は、サンプリングバル
ブ４２１と、四方弁４２２と、三方弁４２３、４２４
と、これらのソレノイド等を通電制御する主制御器４２
５と、各流路の流量を制御する流量制御器４２６とから
構成されている。主制御器４２５は、手動スイッチから
なるもの、リレー及びタイマーからなるもの、マイクロ
コンピュータ及びそのプログラムからなるもの等、どの
ようなものでもよい。また、流量制御器４２６には、キ
ャリアガスＣを充填したガスボンベ４４１が、圧力調整
弁４４２，４４３、手動開閉弁４４４等を介して接続さ
れている。キャリアガスＣとしては、ヘリウム、窒素等
の不活性ガスが一般に用いられる。

【００２３】サンプリングバルブ４２１、四方弁４２２
及び三方弁４２３，４２４は、それぞれ複数のポートを
有する例えばロータリバルブである。サンプリングバル
ブ４２１は、十個のポート１〜１０を有し、ポート１−
２，３−４，５−６，７−８，９−１０を接続する場合
（図２）と、ポート２−３，４−５，６−７，８−９，
１０−１を接続する場合（図１、図３、図４）とが選択
できるようになっている。また、ポート８には、常に
「閉」となっている仕切り弁４２７が接続されている。
四方弁４２２は、ポート〜を有し、ポート−，
−を接続する場合（図１、図２）と、ポート−
，−（図３、図４）を接続する場合とが選択でき
るようになっている。三方弁４２３は、ポート〜を
有し、ポート−を接続する場合（図１、図２、図
３）と、ポート−（図４）を接続する場合とが選択
できるようになっている。三方弁４２４は、ポート〜
を有し、ポート−を接続する場合（図３）と、ポ
ート−（図１、図２、図４）を接続する場合とが選
択できるようになっている。

【００２４】サンプル計量管１６及びサンプリングバル
ブ４２１並びにその周辺の配管は、恒温槽４６に収容さ
れている。カラム２４及び検出器２６は恒温槽４８に収
容されている。濃縮導入部２０及び恒温槽４６，４８
は、図示しない断熱材を介して密接されている。

【００２５】図５は、呼気分析装置１２における濃縮導
入部２０の一例を示す構成図である。図５では、捕集管
１８及びその周辺を他の部分よりも拡大して示してい
る。以下、図２及び図５に基づき説明する。ただし、図
５において図２と同一部分は、同一符号を付すことによ
り重複説明を省略する。

【００２６】濃縮導入部２０は、捕集管１８の温度Ｔを
一定にする恒温器５０と、呼気採取バッグ１４内の呼気
Ａの圧力ｐを測定する圧力計２０１と、捕集管１８を通
過する呼気Ａの流量ｆを一定にする流量制御弁２０２
と、圧力計２０１で測定された圧力ｐ、流量制御弁２０
１で測定された流量ｆ及び主制御器４２５からの制御信
号に基づき、恒温器５０及びポンプ２２を制御する副制
御器２０３とを備えている。

【００２７】捕集管１８内には、呼気試料ａを吸着する
吸着剤１８１が充填されている。圧力計２０１は、例え
ば、圧電素子に圧力を加えると電圧が生じる圧電効果を
利用したものであり、圧力ｐに対応する電気信号を副制
御器２０３へ出力する。流量制御弁２０２は、マスフロ
ーメータ等であり、流量ｆに対応する電気信号を副制御
器２０３へ出力する。副制御器２０３は、例えば、ＣＰ
Ｕ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，入出力インタフェース等からなる
マイクロコンピュータと、ＲＯＭ等に格納されたコンピ
ュータプログラムとから構成される。副制御器２０３の
動作は、圧力ｐが一定値ｐ_F以下となった場合又は流量
ｆの積算値が一定値ｆ_F以上となった場合にポンプ２２
を停止させるとともに、図示しない報知用のブザー、ラ
ンプ等を駆動するように、プログラムされている。

【００２８】恒温器５０は、捕集管１８を挟持する伝熱
材５０１と、伝熱材５０１を冷却又は加熱する冷却加熱
手段５０２と、伝熱材５０１を囲繞する断熱材５０３
と、冷却加熱手段５０２に取り付けられた放熱フィン５
０４と、伝熱材５０１に埋設された熱電対５０５と、熱
電対５０５及び冷却加熱手段５０２を介して捕集管１８
の温度を制御する温度制御器５０６と、捕集管１８を装
着するための継手５０７，５０８とを備えている。伝熱
材５０１及び放熱フィン５０４は、アルミニウム製であ
る。冷却加熱手段５０２は、例えば冷却用のペルチェ素
子と加熱用の電熱ヒータとを組み合わせたものである。
熱電対５０５は、伝熱材５０１すなわち捕集管１８の温
度Ｔに対応する電圧を温度制御器５０６へ出力する。温
度制御器５０６は、例えば、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，
入出力インタフェース等からなるマイクロコンピュータ
と、ＲＯＭ等に格納された温度制御用コンピュータプロ
グラムと、直流電圧電源とから構成される。温度制御器
５０６の動作は、熱電対５０５から出力された捕集管１
８の温度Ｔが一定値Ｔ_Cになるように、冷却加熱手段５
０２を通電制御するものである。継手５０７，５０８の
捕集管１８と接する部分には、Ｏリング５０９が嵌挿さ
れている。

【００２９】ポンプ２２が作動すると、呼気Ａが呼気採
取バッグ１４から捕集管１８を通って吸引される。これ
により、呼気試料ａ２が、捕集管１８の吸着剤１８１に
濃縮捕集される。このとき、圧力計２０１では吸引時の
圧力ｐが測定され、流量制御弁２０２では流量ｆが測定
されている。呼気採取バッグ１４内が空になって圧力ｐ
が一定値ｐ_Fに達するか、又は流量ｆの積算値が一定値
ｆ_F以上となると、副制御器２０３がポンプ２２を停止
させる。吸引終了時の流量ｆの積算値は副制御器２０３
で得られるので、捕集管１８に濃縮捕集された呼気試料
ａ２の量もわかる。

【００３０】次に、呼気分析装置１２の動作を、図１乃
至図５に基づき説明する。以下の動作は、主制御器２２
５に内蔵されたシーケンスプログラムにより自動的に進
めることもできるし、作業者が手動で主制御器２２５を
操作することにより進めることもできる。

【００３１】〔直接分析の動作１（呼気吸引）〕

【００３２】まず、呼気採取バッグ１４をポート１に接
続された配管に取り付ける。続いて、流路切り換え部４
２によって第一の呼気吸引流路３０（図１）を選択し、
ポンプ２２を作動する。このとき、呼気Ａは、呼気採取
バッグ１４→ポート１，１０→サンプル計量管１６→ポ
ート５，４→流量制御弁２０２→ポンプ２２→排出（呼
気Ａ１）と流れる。これにより、呼気Ａが呼気試料ａ１
としてサンプル計量管１６に貯留される。また、このと
き、流路切り換え部４２によって第三のキャリアガス流
路３８（図１）も選択される。したがって、キャリアガ
スＣは、流量制御器４２６→ポート７，６→カラム２４
→検出器２６→排出（キャリアガスＣ３）と流れる。こ
れにより、カラム２４の残留物を除去したり、カラム２
４の汚染を防止したりできる。

【００３３】〔直接分析の動作２（分析）〕

【００３４】続いて、流路切り換え部４２によって第一
のキャリアガス流路３４（図２）を選択する。このと
き、キャリアガスＣは、流量制御器４２６→ポート９，
１０→サンプル計量管１６→ポート５，６→カラム２４
→検出器２６→排出（キャリアガスＣ１）と流れる。サ
ンプル計量管１６に貯留された呼気試料ａ１もキャリア
ガスＣ１とともに流れ、カラム２４及び検出器２６を通
過する。この呼気試料ａ１に含まれる各成分は、カラム
２４で分離されることにより、時間的な差をもって検出
器２６で検出される。検出器２６では、呼気試料ａ１を
注入してから各成分の分別帯が出るまでのキャリアガス
Ｃ１の容積（保持容量）又はその時間（保持時間）によ
り定性分析が行なわれ、ピーク面積又はピーク高さから
定量分析が行われる。

【００３５】〔濃縮分析の動作１（呼気吸引）〕

【００３６】直接分析における分析動作中には、流路切
り換え部４２によって第二の呼気吸引流路３２（図２）
も選択される。そこで、濃縮導入部２０により捕集管１
８を例えば５℃に保ちつつ、ポンプ２２を作動する。す
ると、呼気Ａは、呼気採取バッグ１４→ポート１，２→
捕集管１８→四方弁のポート，→ポート３，４→流
量制御弁２０２→ポンプ２２→排出（呼気Ａ２）と流れ
る。これにより、呼気Ａが呼気試料ａ２として捕集管１
８に吸着される。呼気Ａの流量は流量制御弁２０２によ
って例えば100mL/min 一定となっており、呼気Ａの積算
流量が所定値に達するとポンプ２２が停止する。このよ
うに、直接分析の分析動作と濃縮分析の呼気吸引動作と
が同時に行われる。

【００３７】〔濃縮分析の動作２（分析）〕

【００３８】続いて、濃縮導入部２０により捕集管１８
を例えば200 ℃に保ちつつ、流路切り換え部４２によっ
て第二のキャリアガス流路３６（図３）を選択する。こ
のとき、キャリアガスＣは、流量制御器４２６→四方弁
４２２のポート，→捕集管１８→ポート２，３→四
方弁４２２のポート，→三方弁４２３のポート，
→三方弁４２４のポート，→ポート７，６→カラ
ム２４→検出器２６→排出（キャリアガスＣ２）と流れ
る。捕集管１８から脱離した呼気試料ａ２もキャリアガ
スＣ２とともに流れ、カラム２４及び検出器２６を通過
する。この呼気試料ａ２に含まれる各成分は、カラム２
４で分離されることにより、時間的な差をもって検出器
２６で検出される。濃縮分析では、濃縮導入部２０によ
って濃縮された呼気試料ａ２を用いているので、呼気中
にpg/mL オーダしか含まれていないペンタン等の低濃度
成分でも十分に分析することができる。また、図３に示
すように、流路切り換え部４２によって第二のキャリア
ガス流路３６を選択すると、第一の呼気吸引流路３０も
同時に選択される。したがって、濃縮分析の分析動作中
に、直接分析の呼気吸引動作を行うことも可能である。

【００３９】〔濃縮分析の動作３（捕集管１８のコンデ
ショニング）〕

【００４０】続いて、濃縮導入部２０により捕集管１８
を例えば250 ℃に保ちつつ、流路切り換え部４２によっ
て第三及び第四のキャリアガス流路３８，４０（図４）
を選択してキャリアガスＣを流す。第四のキャリアガス
流路４０におけるキャリアガスＣは、流量制御器４２６
→四方弁４２２のポート，→捕集管１８→ポート
２，３→四方弁４２２のポート，→三方弁４２３の
ポート，→排出（キャリアガスＣ４）と流れる。こ
れにより、捕集管１８の残留物が除去される。一方、第
三のキャリアガス流路３８におけるキャリアガスＣは、
流量制御器４２６→ポート７，６→カラム２４→検出器
２６→排出（キャリアガスＣ３）と流れる。これによ
り、カラム２４に残留している呼気試料ａ２もキャリア
ガスＣ３とともに流れ、カラム２４及び検出器２６を通
過する。したがって、捕集管１８のコンデショニング中
に、濃縮分析の分析動作を続行することも可能である。

【００４１】〔濃縮分析の動作４（捕集管１８のブラン
ク・テスト）〕

【００４２】続いて、必要に応じ、コンデショニング後
の捕集管１８のブランク・テストを行う。すなわち、濃
縮導入部２０により捕集管１８を例えば200 ℃に保ちつ
つ、流路切り換え部４２によって第二のキャリアガス流
路３６（図３）を選択する。このとき、キャリアガスＣ
は、流量制御器４２６→四方弁４２２のポート，→
捕集管１８→ポート２，３→四方弁４２２のポート，
→三方弁４２３のポート，→三方弁４２４のポー
ト，→ポート７，６→カラム２４→検出器２６→排
出（キャリアガスＣ２）と流れる。捕集管１８の吸着剤
１８１（図５）に起因した成分もキャリアガスＣ２とと
もに流れ、カラム２４及び検出器２６を通過する。これ
により、吸着剤１８１に起因したゴーストピークを検出
器２６で検出することができる。こうして得られたゴー
ストピークを実際の分析結果から差し引くことにより、
分析精度を向上できる。

【００４３】図６は従来の呼気分析装置と本発明の呼気
分析装置との作業手順の一例を示す図表であり、図６
〔１〕が従来の呼気分析装置の場合であり、図６〔２〕
が本発明の呼気分析装置の場合である。以下、この図面
に基づき説明する。

【００４４】従来の呼気分析装置は、直接分析装置、濃
縮捕集装置、濃縮分析装置及びコンディショニング装置
とから構成されている。本発明の呼気分析装置は、これ
らの四種類の装置を一台で実現している。

【００４５】本発明によれば、従来に比べて、捕集管脱
着を皆無にできることから12min 短縮でき、濃縮分析に
おける分析中にコンディショニングを行うことにより1H
短縮でき、合計72min 作業時間を短縮できる。

【００４６】図７は従来の呼気分析装置と本発明の呼気
分析装置との構成の一例を示す図表であり、図７〔１〕
が従来の呼気分析装置の場合であり、図７〔２〕が本発
明の呼気分析装置の場合である。以下、この図面に基づ
き説明する。

【００４７】本発明では、捕集管のコンディショニング
を一回の使用ごとに簡単に行えることから、一本の捕集
管で多人数分の分析ができる。また、直接分析装置、濃
縮捕集装置、濃縮分析装置及びコンディショニング装置
を一台で実現していることから、これらの装置に用いら
れる配管、電磁弁、ポンプ、センサ等を共用できるの
で、全体として部品点数が大幅に削減される。

【００４８】図８は、本発明に係る呼気分析装置の第二
実施形態の一部を示す構成図である。以下、この図面に
基づき説明する。

【００４９】本実施形態の呼気分析装置は、呼気Ａを内
部に吹き込ませた呼気採取容器として、一回の呼気採取
ごとに洗浄可能とした呼気採取装置貯留容器６０を用い
ている点を除き、第一実施形態と同じ構成である。した
がって、第一実施形態と同じ部分は、図示及び説明を省
略する。

【００５０】呼気採取装置貯留容器６０には、呼気排出
用のポンプ６２、呼気排出用の電磁弁６４、分析用の電
磁弁６６、呼気導入用の電磁弁６８、パージガス導入用
の電磁弁７０、圧力センサ７２、呼気吐出センサ７４、
呼気吐出管７６、パージガス用のボンベ７８、副制御器
８０及び図示しないヒータ等が付設され、全体として呼
気採取装置８２を構成している。副制御器８０は、例え
ばマイクロコンピュータであり、圧力センサ７２及び呼
気吐出センサ７４から得られた情報及び主制御器４２５
からの指令に基づき、内蔵したシーケンスプログラムに
従って電磁弁６４〜７０及びポンプ６２の動作を制御す
る。

【００５１】次に、呼気採取装置８２の動作を説明す
る。

【００５２】〔１．洗浄工程〕

【００５３】新たに呼気Ａを採取する前に、呼気採取装
置貯留容器６０を洗浄する。まず、電磁弁６６，６８，
７０を閉、電磁弁６４を開、ポンプ６２をオンとするこ
とにより、呼気採取装置貯留容器６０の残留呼気を排気
する。圧力センサ７２による圧力値が陰圧（66.5kPa ）
程度になったら、電磁弁６４を閉、ポンプ６２をオフと
する。続いて、呼気採取装置貯留容器６０を60℃程度に
加熱し、電磁弁７０を開とすることにより、パージガス
で呼気採取装置貯留容器６０内をパージする。圧力セン
サ７２による圧力値が陽圧（100.1 kPa ）程度になった
ら、電磁弁７０を閉とする。続いて、電磁弁６４を開、
ポンプ６２をオンとすることにより、呼気採取装置貯留
容器６０の残留パージガスを排気する。以上の、呼気採
取装置貯留容器６０内にパージガスを導入して、このパ
ージガス排気する動作を数回繰り返すことにより、呼気
採取の準備が完了する。この状態で、呼気採取装置貯留
容器６０の圧力値は陰圧（66.5kPa ）程度であり、その
温度は40℃程度である。

【００５４】〔２．呼気採取工程〕

【００５５】被験者Ｍが呼気吐出管７６から呼気Ａを吹
き込むと、呼気吐出センサ７４がこれを検知することに
より、電磁弁６８が開となる。これにより、呼気採取装
置貯留容器６０内に呼気Ａが貯留される。呼気Ａの採取
量が500 mLを越える場合は、複数回の息の吹き込みが必
要となる。この場合に被験者Ｍが息継ぎをすると、呼気
吐出センサ７４がこれを検知することにより、電磁弁６
８が閉となる。これにより、呼気採取装置貯留容器６０
の呼気Ａの漏出及び外気の混入を防いでいる。

【００５６】〔３．分析工程〕

【００５７】図１乃至図５に示す第一実施形態において
呼気採取バッグ１４を呼気採取装置貯留容器６０に置き
換えれば、同一の手順により行われる。本実施形態によ
れば、一回の呼気採取ごとに洗浄可能としたことによ
り、使い捨ての呼気採取バッグ１４と異なり、呼気採取
装置貯留容器６０を何回でも使用できる。

【００５８】なお、上記第一及び第二実施形態は、いう
までもなく一例にすぎず、本発明を限定するものではな
い。例えば、サンプリングバルブ４２１、四方弁４２２
及び三方弁４２３，４２４は、ロータリバルブではな
く、単純な電磁弁の切り換えにより流路を切り換えるも
のとしてもよい。サンプリングバルブ４２１、四方弁４
２２及び三方弁４２３，４２４の各ポートと各配管との
接続は、第一及び第二の呼気吸引流路３０，３２並びに
第一乃至第四のキャリアガス流路３４，３６，３８，４
０の前述した機能が実現できれば、どのような組み合わ
せにしてもよい。

【００５９】

【発明の効果】請求項１乃至４記載の呼気分析装置によ
れば、捕集管内に濃縮捕集された呼気試料を濃縮導入部
で脱離させ、この呼気試料をキャリアガスによってカラ
ムに通過させるようにしたので、呼気中にわずかしか含
まれていないペンタン等の低濃度成分でも十分に分析す
ることができる。しかも、呼気採取容器内の呼気をサン
プル計量管を通してポンプで吸引する第一の呼気吸引流
路と、呼気採取容器内の呼気を捕集管を通してポンプで
吸引する第二の呼気吸引流路と、サンプル計量管内に貯
留された呼気試料をキャリアガスによってカラムに通過
させる第一のキャリアガス流路と、濃縮導入部で脱離し
た呼気試料をキャリアガスによってカラムに通過させる
第二のキャリアガス流路と、カラムの残留物をキャリア
ガスによって除去する第三のキャリアガス流路と、捕集
管の残留物をキャリアガスによって除去する第四のキャ
リアガス流路と、第一及び第二の呼気吸引流路並びに第
一乃至第四のキャリアガス流路の中から任意の少なくと
も一つを選択可能とした流路切り換え部とを備えたこと
により、カラム、検出器等を共用した状態で、濃縮分析
及び直接分析として使用できる。したがって、装置全体
としての小型化及び低価格化を達成できるとともに、濃
縮分析及び直接分析のすべての工程を各流路の切り換え
のみで自動的に実行することができるので、操作性及び
利便性を向上できる。

【００６０】これに加え、濃縮分析において次の効果を
奏する。

【００６１】イ）濃縮工程と分析工程とが同一装置で行
われることにより、捕集管の脱着を不要にできるので、
作業時間を短縮できる。

【００６２】ロ）捕集管のコンディショニングを一回の
使用ごとに簡単に行えることから、一本の捕集管で多人
数分の分析ができる。したがって、捕集管に要する費用
を削減できるとともに、吸着剤の充填状態に起因するノ
イズも生じないので、分析精度を向上できる。

【００６３】ハ）捕集管のブランク・テストを簡単に行
えることから、ゴーストピークの影響を分析結果から排
除できるので、分析精度を向上できる。

【００６４】請求項２記載の呼気分析装置によれば、流
路切り換え部が第一のキャリアガス流路と第二の呼気吸
引流路とを同時に選択できることにより、直接分析にお
ける分析動作と、濃縮分析における呼気吸引動作とを同
時に行うことができるので、作業時間を短縮できる。

【００６５】請求項３記載の呼気分析装置によれば、流
路切り換え部が第三のキャリアガス流路と第四のキャリ
アガス流路とを同時に選択できることにより、捕集管の
コンデショニングを行いながら、カラム及び検出器によ
り分析を続行できるので、作業時間を短縮できる。

【００６６】請求項４記載の呼気分析装置によれば、一
回の呼気採取ごとに洗浄可能とした呼気採取装置貯留容
器を用いることにより、何回でも呼気採取容器を使用で
きる。したがって、自動化が困難な呼気採取容器の着脱
作業を不要にできるので作業性を向上できるとともに、
呼気採取容器に要する費用を削減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る呼気分析装置の第一実施形態を示
す構成図であり、第一の呼気吸引流路及び第三のキャリ
アガス流路に切り換えた状態を示している。

【図２】本発明に係る呼気分析装置の第一実施形態を示
す構成図であり、第二の呼気吸引流路及び第一のキャリ
アガス流路に切り換えた状態を示している。

【図３】本発明に係る呼気分析装置の第一実施形態を示
す構成図であり、第二のキャリアガス流路に切り換えた
状態を示している。

【図４】本発明に係る呼気分析装置の第一実施形態を示
す構成図であり、第三及び第四のキャリアガス流路に切
り換えた状態を示している。

【図５】図１の呼気分析装置における濃縮導入部の一例
を示す構成図である。

【図６】従来の呼気分析装置と本発明の呼気分析装置と
の作業手順の一例を示す図表であり、図６〔１〕が従来
の呼気分析装置の場合であり、図６〔２〕が本発明の呼
気分析装置の場合である。

【図７】従来の呼気分析装置と本発明の呼気分析装置と
の構成の一例を示す図表であり、図７〔１〕が従来の呼
気分析装置の場合であり、図７〔２〕が本発明の呼気分
析装置の場合である。

【図８】本発明に係る呼気分析装置の第二実施形態の一
部を示す構成図である。

【符号の説明】

１２呼気分析装置１４呼気採取バッグ（呼気採取容器）１６サンプル計量管１８捕集管２０濃縮導入部２２ポンプ２４カラム２６検出器３０第一の呼気吸引流路３２第二の呼気吸引流路３４第一のキャリアガス流路３６第二のキャリアガス流路３８第三のキャリアガス流路４０第四のキャリアガス流路４２流路切り換え部６０呼気採取装置貯留容器（呼気採取容器）Ａ呼気Ａ１第一の呼気吸引流路を流れる呼気Ａ２第二の呼気吸引流路を流れる呼気ａ１サンプル計量管に貯留された呼気試料ａ２捕集管に吸着した呼気試料ＣキャリアガスＣ１第一のキャリアガス流路を流れるキャリアガスＣ２第二のキャリアガス流路を流れるキャリアガスＣ３第三のキャリアガス流路を流れるキャリアガスＣ４第四のキャリアガス流路を流れるキャリアガス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】呼気を内部に吹き込ませた呼気採取容器
と、呼気を呼気試料として内部に貯留可能としたサンプ
ル計量管と、呼気を呼気試料として内部に吸着可能とし
た捕集管と、この捕集管内に呼気試料を吸着させるとと
もに当該呼気試料を脱離させる濃縮導入部と、前記呼気
採取容器内の呼気を吸引するポンプと、呼気試料を通過
させて当該呼気試料に含まれる成分を分離するカラム
と、このカラムによって分離された成分を検出する検出
器と、前記呼気採取容器内の呼気を前記サンプル計量管
を通して前記ポンプで吸引する第一の呼気吸引流路と、
前記呼気採取容器内の呼気を前記捕集管を通して前記ポ
ンプで吸引する第二の呼気吸引流路と、前記サンプル計
量管内に貯留された呼気試料をキャリアガスによって前
記カラムに通過させる第一のキャリアガス流路と、前記
濃縮導入部で脱離した呼気試料をキャリアガスによって
前記カラムに通過させる第二のキャリアガス流路と、前
記カラムの残留物をキャリアガスによって除去する第三
のキャリアガス流路と、前記捕集管の残留物をキャリア
ガスによって除去する第四のキャリアガス流路と、前記
第一及び第二の呼気吸引流路並びに第一乃至第四のキャ
リアガス流路の中から任意の少なくとも一つを選択可能
とした流路切り換え部と、を備えた呼気分析装置。
【請求項２】前記流路切り換え部は、第一のキャリア
ガス流路と第二の呼気吸引流路とを同時に選択可能とし
た、請求項１記載の呼気分析装置。
【請求項３】前記流路切り換え部は、第三のキャリア
ガス流路と第四のキャリアガス流路とを同時に選択可能
とした、請求項１記載の呼気分析装置。
【請求項４】前記呼気採取容器は、一回の呼気採取ご
とに洗浄可能とした呼気採取装置貯留容器である、請求
項１，２，又は３記載の呼気分析装置。